ĐỊNH THỜI CPU - CHƯƠNG 6

Chu kỳ CPU-I/O. CPU-bound process có thời gian sử dụng CPU nhiều hơn thời gian sử dụng I/O Phần lớn thời gian của I/O-bound process dùng để đợi I/O. Trong các hệ thống multitasking Tại một thời điểm trong bộ nhớ có nhiều process. Tại mỗi thời điểm chỉ có một process được thực thi. Do đó, cần phải giải quyết vấn đề phân chia, lựa chọn process thực thi sao cho được hiệu quả nhất. Cần có chiến lược định thời CPU....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
ĐỊNH THỜI CPU - CHƯƠNG 6 KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỊNH THỜI CPU Khoa Kỹ thuật Máy tính Mục tiêu*  Hiểu được Tại sao cần phải định thời  Các tiêu chí định thời  Một số giải thuật định thời  (Ghi chú: những slide có dấu * ở tiêu đề là những slide quan trọng, những slide khác dùng để diễn giải thêm) Khoa Kỹ thuật Máy tính ĐỊNH THỜI CPU 2 Một số khái niệm cơ bản*  Chu kỳ CPU-I/O  CPU-bound process có thời gian sử dụng CPU nhiều hơn thời gian sử dụng I/O  Phần lớn thời gian của I/O- bound process dùng để đợi I/O Khoa Kỹ thuật Máy tính ĐỊNH THỜI CPU 3 Một số khái niệm cơ bản*  Trong các hệ thống multitasking Tại một thời điểm trong bộ nhớ có nhiều process  Tại mỗi thời điểm chỉ có một process được thực thi  Do đó, cân phai giai quyêt vân đề phân chia, lựa chon process ̀ ̉ ̉ ́́ ̣  thưc thi sao cho được hiêu quả nhât. Cần có chiên lược đinh ̣ ̣ ́ ́ ̣ thời CPU Khoa Kỹ thuật Máy tính ĐỊNH THỜI CPU 4 Phân loại các hoạt động định thời Khoa Kỹ thuật Máy tính ĐỊNH THỜI CPU 5 Phân loại các hoạt động định thời  Định thời dài hạn (long-term scheduling): process nào được chấp nhận vào hệ thống  Định thời trung hạn (medium-term sched.): process nào được đưa vào (swap in), đưa ra khỏi (swap out) bộ nhớ chính  Định thời ngắn hạn (short-term sched.): process nào được thực thi tiếp theo Khoa Kỹ thuật Máy tính ĐỊNH THỜI CPU 6 Định thời dài hạn  Xác định chương trình nào sẽ được đưa vào hệ thống để thực thi  Quyết định độ-đa-lập-trình (degree of multiprogramming)  Nếu càng nhiều process được đưa vào hệ thống Khả năng các process bị block có xu hướng giảm  Sử dụng CPU hiệu quả hơn  Mỗi process được phân chia khoảng thời gian sử dụng CPU  thấp hơn  Thường có xu hướng đưa vào một tập lẫn lộn các CPU-bound process và I/O-bound process Khoa Kỹ thuật Máy tính ĐỊNH THỜI CPU 7 Định thời trung hạn  Quyết định về việc đưa process vào bộ nhớ chính, hay ra khỏi bộ nhớ chính phụ thuộc vào yêu cầu quản lý việc đa-lập-trình (multiprogramming) Cho phép bộ định thời dài hạn chấp nhận nhiều process  hơn số lượng process mà có tổng kích thước được chứa vừa trong bộ nhớ chính Nhưng nếu có quá nhiều process thì sẽ làm tăng việc truy  xuất đĩa, do đó cần phải lựa chọn độ-đa-lập-trình cho phù hợp  Được thực hiện bởi phần mềm quản lý bộ nhớ Khoa Kỹ thuật Máy tính ĐỊNH THỜI CPU 8 Định thời ngắn hạn*  Xác định process nào được thực thi tiếp theo, còn gọi là định thời CPU  Được kích hoạt khi có một sự kiện có thể dẫn đến khả năng chọn một process để thực thi Ngắt thời gian (clock interrupt)  Ngắt ngoại vi (I/O interrupt)  Lời gọi hệ thống (operating system call)  Signal  …chương này sẽ tập trung vào định thời ngắn hạn… Khoa Kỹ thuật Máy tính ĐỊNH THỜI CPU 9 Nội dung cần quan tâm*  Định thời trên hệ thống có một processor (uniprocessor scheduling): quyết định việc sử dụng (một) CPU cho một tập các process trong hệ thống  Tiêu chí nào? Khoa Kỹ thuật Máy tính ĐỊNH THỜI CPU 10 Tiêu chí định thời*  Độ lợi CPU (CPU utilization) Khoảng thời gian CPU bận, từ 0% đến 100%  Cần giữ cho CPU càng bận càng tốt   Thời gian chờ (waiting time) Thời gian chờ trong hàng đợi ready  Các process nên được chia sẻ việc sử dụng CPU một cách  công bằng (fair share) Khoa Kỹ thuật Máy tính ĐỊNH THỜI CPU 11 Tiêu chí định thời*  Thông năng (throughput) Số lượng process hoàn tất trong một đơn vị thời gian   Thời gian đáp ứng (response time) Thời gian từ lúc có yêu cầu của người dùng (user request)  đến khi có đáp ứng đầu tiên (lưu ý: đáp ứng đầu tiên, chứ không phải output) Thường là vấn đề với các I/O-bound process  Khoa Kỹ thuật Máy tính ĐỊNH THỜI CPU 12 Tiêu chí định thời*  Thời gian quay vòng (turnaround time) Thời gian để một process hoàn tất, kể từ lúc nạp vào hệ  thống (submission) đến lúc kết thúc (termination) Là một trị đặc trưng cần quan tâm với các process thuộc  dạng CPU-bound  Thời gian quay vòng trung bình (average turnaround time) Khoa Kỹ thuật Máy tính ĐỊNH THỜI CPU 13 Tiêu chí định thời *  Độ lợi CPU – giữ CPU càng bận càng tốt Tối đa hóa   Thông năng – số lượng process kết thúc việc thực thi trong một đơn vị thời gian Tối đa hóa   Turnaround time – thời gian kể từ lúc bắt đầu đưa vào (submission) đến lúc kết thúc Tối thiểu hóa   Thời gian chờ – thời gian một process chờ trong hàng đợi ready Tối thiểu hóa   Thời gian đáp ứng – thời gian từ khi đưa yêu cầu đến khi có đáp ứng đầu tiên Tối thiểu hóa  Khoa Kỹ thuật Máy tính ĐỊNH THỜI CPU 14 Có thể làm được?*  Tất cả các tiêu chí không thể được tối ưu đồng thời vì có một số tiêu chí loại trừ lẫn nhau Khoa Kỹ thuật Máy tính ĐỊNH THỜI CPU 15 Tiêu chí định thời từ các góc nhìn*  Hướng đến người sử dụng (user-oriented) Thời gian quay vòng (turnaround time)  • Thời gian từ lúc nạp process đến lúc process kết thúc • Cần quan tâm với các hệ thống xử lý bó (batch system) Thời gian đáp ứng (response time)  • Cần quan tâm với các hệ thống giao tiếp (interactive system) Khoa Kỹ thuật Máy tính ...